Question

3．現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律．
給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面、小車、計時器一個、米尺，填入適當(dāng)?shù)墓�式或文字，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）：
（1）讓小車自斜面上方一固定點A₁從靜止開始下滑至斜面底端A₂，記下所用時間t．
（2）用米尺測量A₁與A₂之間的距離x，則小車的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$
（3）用米尺測量A₁相對于A₂的高度h，設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F=$\frac{mgh}{s}$
（4）改變斜面傾角，重復(fù)上述測量．

Answer 1

分析 （1）小車做的是初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)運動規(guī)律：s=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$可求出加速度a．
（2）小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，求出sinθ，即可求出合外力F．
（3）用動能定理可解得：h=$\frac{2{s}^{2}}{g{t}^{2}}$，所以h與$\frac{1}{{t}^{2}}$成正比，所以我們需要改變h．

解答 解：（1）小車做的是初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)運動規(guī)律：s=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$，解得：a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$
（2）小車所受的合外力是重力沿斜面的分力，大小為：mgsinθ，θ為斜面的夾角，sinθ=$\frac{對邊}{斜邊}$=$\frac{h}{s}$，所以合力為：F=mgsinθ=$\frac{mgh}{s}$．
（3）用動能定理可解得：h=$\frac{2{s}^{2}}{g{t}^{2}}$，所以h與$\frac{1}{{t}^{2}}$成正比，所以我們需要改變h，所以需要：改變斜面的傾角或斜面高h(yuǎn)
故答案為：（2）$\frac{2s}{{t}^{2}}$；（3）$\frac{mgh}{s}$；（4）斜面的傾角或斜面高h(yuǎn)

點評 本題的關(guān)鍵是找出實驗原理，是重力沿斜面的分力做為合外力，最終得到$h=\frac{2{s}^{2}}{g{t}^{2}}$，h與$\frac{1}{{t}^{2}}$成正比，來對實驗數(shù)據(jù)進行分析．